شبیه‌سازی رایانه‌ای باعث شناسایی طبقه جدیدی از مواد- نانولوله‌های دی‌بورید فلزی- با ظرفیت بالای ذخیره هیدروژن شده‌است. محققانی از دانشگاه تگزاس، دانشگاه تنسی و دانشگاه هاروارد دریافتند که نانولوله‌های بورید تیتانیوم می‌توانند حدود ۵/۵ درصد وزنی از هیدروژن را به طور برگشت‌پذیر ذخیره کنند. مهم‌تر از آن، انرژی پیوند نانولوله‌های مذکور در حدود ۲/۰ الی ۶/۰ الکترون ولت، به ازای هر مولکول هیدروژن است،به این معنی که این مواد نامزدهای نویدبخشی برای کاربرد در دمای محیط هستند.
شناسایی نانومواد جدید برای ذخیره هیدروژن
دسترسی به ماده ای برای ذخیره هیدروژن با ظرفیت بالا و هزینه کم، برای
تجاری‌سازی فناوری پیل‌های سوختی بسیار حیاتی است. محققان مواد مختلف مستعد
ذخیره‌سازی هیدروژن از قبیل هیدریدهای فلزی، نانوساختارهای کربنی و مواد
متخلخل را پیشنهاد کرده‌اند، اما تاکنون بیشتر این مواد برای کاربردهای
واقعی نامناسب بوده‌اند. برای مثال هیدرید تیتانیوم آلومینیوم و نیترید
لیتیوم می‌توانند حدود ۹ درصد وزنی هیدروژن را فقط در دماهای بالاتر از۵۰۰
درجه سانتیگراد به‌صورت برگشت‌ناپذیر ذخیره کنند. امیدبخش‌ترین مواد برای
ذخیره هیدروژن در دمای اتاق وانادیوم تیتانیوم (TiV2) است که می‌تواند فقط
تا ۶/۲ درصد وزنی در فشار ده بار (bar) ذخیره کند.
نانولوله‌ها به‌دلیل نسبت بالای سطح به وزنشان مواد مناسبی برای ذخیره
هیدروژن با دانسیته بالا به شمار می‌روند؛ ولی بیشتر نانولوله‌ها از نظر
شیمیایی بی‌اثرند و نمی‌توانند پیوندهای قوی با مولکول‌ها تشکیل دهند. یکی
از راه‌های غلبه بر این مشکل تقویت کردن نانولوله‌ها با فلزات به‌منظور
افزایش انرژی پیوندی آنهاست. اما باید توجه داشت که تشکیل خوشه‌های فلزی
روی نانولوله‌ها ظرفیت ذخیره هیدروژن این مواد را کاهش می‌دهد.
اکنون محققان مشاهده کردند که دی بوریدهای فلزی از قبیل دی‌بورید تیتانیوم
(TiB2) این نقص را ندارند؛ زیرا در این مواد فلز جزئی از ساختار لوله‌ای
نانولوله است، علاوه بر این، محققان دریافتند که این نانولوله‌ها می‌توانند
حدود ۵/۵ تا ۵/۶ درصد وزنی هیدروژن را با انرژی پیوندی ۲/۰ تا ۶/۰ الکترون‌ولت
به‌طور برگشت‌پذیر ذخیره کنند. این مقدار برای ذخیره قابل بازیافت و سریع
مولکول‌های هیدروژن در دمای محیط ایده‌آل است. اعضای این گروه نتایج خود را
با استفاده از قانون اول محاسبات مکانیک کوانتوم مبتنی بر تئوری کارکردی
دانسیته به دست آوردند.
یکی از این محققان گفت: «اگر این نانولوله‌های جدید تولید شوند، می‌توانند
به عنوان یک ماده ایده‌آل برای ذخیره هیدروژن به‌کار روند و این به‌دلیل
ساختار ویژه نانولوله‌های بورید تیتانیوم است که اتم‌های تیتانیوم در آنها،
اتم‌های حلقه خارجی لوله را تشکیل داده و به عنوان مکان‌هایی برای برقراری
مؤثر پیوند با هیدروژن عمل کنند».
این پژوهشگران عقیده دارند که مولکول‌های آب به‌راحتی در سطح TiB2 تجزیه می‌شوند
و بدین ترتیب امکان تولید اتم‌های هیدروژن و ذخیره آنها در همان محل وجود
دارد.
این محققان نتایج کار خود را در مجله Nano Letter منتشر کرده‌اند.
